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本研究では、二酸化炭素を種々の有用物質に変換することを着想した。微細藻は光合成により二酸化炭素を有機炭素源に変換することが可能である。近年、特定の種の微細藻と酵母を混合して共培養すると酵母－微細藻間に複合代謝ネットワークが形成され、微細藻の光合成効率が大幅に向上することが報告された。そこで、酵母・バクテリア－微細藻間に形成される複合代謝ネットワークを解明することを目的とした。
今年度は、昨年度までに明らかにした、緑藻Chlamydomonas reinhardtiiと大腸菌Escherichia coliを共培養することで増殖能や光合成効率が向上する原因を調べるため、単独培養時と共培養時において、緑藻の遺伝子発現や代謝物に及ぼす影響を比較した。遺伝子転写量の解析により緑藻の遺伝子発現を比較した結果、共培養により、二酸化炭素濃縮機構、光合成、およびストレス反応に関わる遺伝子の転写量が減少した。一方で、クロロフィル生成および窒素同化に関わる遺伝子の転写量が増加した。これらの遺伝子転写量の変化は、共培養における大腸菌の存在によるものと考えられ、共培養における緑藻の増殖能向上に関与したと考えられる遺伝子を特定することができた。また、共培養による代謝物に及ぼす影響を調べることで、共培養における相互作用として、大腸菌によるCO2の生成、および緑藻が利用しやすい形態の窒素源の生成が、共培養における緑藻の増殖能向上に寄与したことを明らかにした。 さらに、共培養により、緑藻の細胞内のクロロフィル生成量およびデンプン生成量が増加することが示唆された。以上より、緑藻と大腸菌との共培養により増殖能や光合成効率が向上する原因を解明することに成功した。
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